Profilage métabolique par RMN du 13C de la réponse aux inhibiteurs de CDK4/6 dans le cancer du sein hormonodépendant

La compréhension des mécanismes de résistances aux inhibiteurs CDK4/6 et l’indentification de marqueurs précoces de réponse constituent des besoins critiques en clinique. En effet, 15% des patientes souffrant d’un cancer du sein hormonodépendant ER+/HER2- montrent une résistance primaire aux inhibiteurs CDK4/6, tandis que 50% développent une résistance endéans les 25 mois. Des données pré-cliniques émergentes suggèrent qu’une reprogrammation du métabolisme pourrait être impliquée dans l’établissement du phénotype résistant aux inhibiteurs CDK4/6. La spectroscopie du 13C par résonnance magnétique (13C-MRS) combinée à l’utilisation de métabolites enrichis en 13C, permet l’analyse du métabolisme tumoral. Le but du projet est d’identifier, sur des modèles précliniques, des marqueurs de réponse/résistance à l’inhibition de CDK4/6 à base de 13C, et applicables en clinique. Un premier volet du projet caractérise, par RMN du 13C, les shifts métaboliques induits par le palbociclib dans des cellules sensibles et résistantes dans des lignées ER+/HER2-. Pour ce faire, nous avons au préalable étudié la dose optimale de palbociclib à administrer avant les expériences de 13C RMN, par des expériences de prolifération cellulaire au BrdU. Dans le même temps, une lignée de cellules MCF-7 résistante au palbociclib a été générée par administration de doses sous thérapeutiques de palbociclib. Ensuite, des cultures 2D de la lignée MCF-7 ont été analysées par des expériences d’enrichissement en 13C à partir de 13C -glucose pour étudier la glycolyse en réponse aux inhibiteurs CDK4/6 dans les modèles sensibles et résistants. Enfin, le flux glycolytique a été étudié en temps réel in vitro grâce à l’utilisation de 13C -pyruvate hyperpolarisé et au suivi de l’apparition de 13C -lactate. Au terme de ces analyses, l’expression des cibles métaboliques identifiées a été quantifiée par Western Blots. Dans le même temps, un modèle de sphéroïdes MCF7 exploitables en RMN a été implémenté, ainsi qu’une bibliothèque de métabolites pour l’analyse des spectres 13C. Grâce à ces expériences, il a été identifié que le palbociclib, chez les cellules résistantes, n’inhibe plus les flux métaboliques vers la voie des pentoses phosphates, ce qui permet aux cellules de continuer à proliférer par des voies alternatives à la glycolyse. Parmi ces voies alternatives, la glutaminolyse jouerait un rôle important : les cellules résistantes utilisent la glutamine comme substrat alternatif du cycle de Krebs. Une autre observation notable est que même sans composante vasculaire dans les cultures 2D, le facteur HIF1-alpha est surexprimé chez les cellules résistantes, et provoque une augmentation de l’expression de certaines enzymes du métabolisme telles que le transporteur MCT4. Les données obtenues dans le cadre de ce mémoire seront confirmées par des modèles 3D et in vivo, ainsi que par tracing à la 13C-glutamine.